[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于光纖慣性輔助的MEMS慣組標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010863584.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111780787B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆佳振;葉莉莉;鄭鈞璟;韓松來(lái);桂明臻
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙七源專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種基于光纖慣性輔助的MEMS慣組標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、安裝MEMS慣組和已標(biāo)定好的光纖慣組，具體是：將MEMS慣組和已標(biāo)好的光纖慣組通過(guò)工裝安裝在一起，鎖緊，連接光纖慣組、MEMS慣組、電源以及采集計(jì)算機(jī)之間的線纜并檢查正確；所述光纖慣組包括三組陀螺儀和三組加速度計(jì)；陀螺儀和加速度計(jì)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置；三組陀螺儀的安裝方向?yàn)閤_b1、y_b1和z_b1，形成光纖慣組坐標(biāo)系；MEMS慣組包括三組陀螺儀和三組加速度計(jì)，陀螺儀和加速度計(jì)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，三組陀螺儀的安裝方向?yàn)閤_b2、y_b2和z_b2，形成MEMS慣組坐標(biāo)系；光纖慣組和MEMS慣組平行安裝，相對(duì)安裝角不超過(guò)3°；

第二步、預(yù)熱光纖慣組和MEMS慣組至穩(wěn)定；

第三步、根據(jù)設(shè)定路徑采集光纖慣組和MEMS慣組的數(shù)據(jù)，全過(guò)程對(duì)器件誤差進(jìn)行估算；設(shè)定路徑為：先將X軸轉(zhuǎn)動(dòng)-180°，再將Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90°，最后將Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90°；在每一個(gè)轉(zhuǎn)位的靜止時(shí)間為2-10min，兩個(gè)轉(zhuǎn)位之間的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程耗時(shí)5-15s；

采用最小二乘法全過(guò)程對(duì)器件誤差進(jìn)行估算，具體是：

采用表達(dá)式13)和表達(dá)式14)分別對(duì)加速度計(jì)和陀螺儀進(jìn)行估算：

X₁＝(H₁^TH₁)^-1H₁^Tz₁ 13)；

X₂＝(H₂^TH₂)^-1H₂^Tz₂ 14)；

其中：X₁為加速度計(jì)的狀態(tài)向量；z₁為加速度計(jì)的觀測(cè)模型；H₁為加速度計(jì)的觀測(cè)矩陣，H₁^T為H₁的轉(zhuǎn)置矩陣；X₂為陀螺儀的狀態(tài)向量，z₂為陀螺儀的觀測(cè)模型；H₂為陀螺儀的觀測(cè)矩陣，H₂^T為H₂的轉(zhuǎn)置矩陣；

所述加速度計(jì)的狀態(tài)向量X₁為表達(dá)式4)：

X₁＝[acB_x acB_y acB_z acSF_x acSF_y acSF_z acMA_x acMA_y acMA_z μ_x μ_y μ_z]^T 4)；

acB_x、acB_y和acB_z分別為加速度計(jì)x_b2、y_b2和z_b2軸的零偏；acSF_x、acSF_y和acSF_z分別為加速度計(jì)x_b2、y_b2和z_b2軸的標(biāo)度；acMA_x為加速度計(jì)x_b2相對(duì)z_b2軸的失準(zhǔn)角，acMA_y為加速度計(jì)y_b2相對(duì)x_b2軸的失準(zhǔn)角，acMA_z為加速度計(jì)z_b2相對(duì)y_b2軸的失準(zhǔn)角；μ_x、μ_y和μ_z分別為光纖慣組和MEMS慣組之間的相對(duì)安裝角；

所述加速度計(jì)的觀測(cè)模型z₁為表達(dá)式5)：

為光纖慣組的加速度測(cè)量值；和為分別在光纖慣組坐標(biāo)系的三個(gè)方向x_b1、y_b1和z_b1軸的加速度分量；f_b2為MEMS慣組的加速度真值；f_b2x、f_b2y和f_b2z為f_b2分別在MEMS慣組坐標(biāo)系的三個(gè)方向x_b2、y_b2和z_b2軸的加速度分量；為MEMS慣組的加速度測(cè)量值；

所述加速度計(jì)的觀測(cè)矩陣H₁為表達(dá)式6)：

所述陀螺儀的狀態(tài)向量X₂為表達(dá)式10)：

gyB_x、gyB_y和gyB_z分別為陀螺儀x_b2、y_b2和z_b2軸的零偏；gySF_x、gySF_y和gySF_z分別為陀螺儀x_b2、y_b2和z_b2軸的標(biāo)度；gyMA_xy代表陀螺儀x_b2相對(duì)y_b2軸的失準(zhǔn)角，gyMA_xz代表陀螺儀x_b2相對(duì)z_b2軸的失準(zhǔn)角，gyMA_yx代表陀螺儀y_b2相對(duì)x_b2軸的失準(zhǔn)角，gyMA_yz代表陀螺儀y_b2相對(duì)z_b2軸的失準(zhǔn)角，gyMA_zx代表陀螺儀z_b2相對(duì)x_b2軸的失準(zhǔn)角，gyMA_zy代表陀螺儀z_b2相對(duì)y_b2軸的失準(zhǔn)角；μ_x、μ_y和μ_z分別為光纖慣組和MEMS慣組之間的相對(duì)安裝角；

所述陀螺儀的觀測(cè)模型z₂為表達(dá)式11)：

為光纖慣組中陀螺儀的測(cè)量值；為分別在x_b1、y_b1和z_b1軸的角速度分量；ω_b2為MEMS的陀螺儀真值；ω_b2x、ω_b2y和ω_b2z為ω_b2分別在x_b2、y_b2和z_b2軸的角速度分量；為MEMS慣組的陀螺儀測(cè)量值；

所述陀螺儀的觀測(cè)矩陣H₂為表達(dá)式12)：

第四步、輸出器件誤差的估算結(jié)果即為標(biāo)定結(jié)果。